Pre-XVIII CAVyT - Guillermo Capellan

DIGITAL BRIDGES: aplicaciรณn al proyecto, construcciรณn y mantenimiento.

La experiencia del Paseo del Bajo GUILLERMO CAPELLร N

El diseño en puentes (modo “clásico”) DIBUJO (diseño conceptual)

ANÁLISIS ESTRUCTURAL

MODELO 3D (geometría)

(modelos de cálculo)

modificaciones según modelos de cálculo conllevan modificar el modelo geométrico

definición geométrica

PLANOS construcción con plano y modelos 3D

MONITORIZACIÓN (algunos casos)

ayuda y control de ejecución

CONSTRUCCIÓN

El diseño en puentes (modo “clásico”)

El diseño en puentes (modo “clásico”)

El diseño en puentes (modo “clásico”)

PLANOS DEGEOMÉTRICOS DETALLE VERIFICACIÓN MODELOS MATERIALES | TECNOLOGÍA | ENSAYOS

SOLUCIÓN PROBLEMA

PLANOS DE DETALLE

MODELOS GEOMÉTRICOS

definición exacta para montaje/construcción del puente estructural modelosdetallado estudio virtuales de materiales hidráulica modelos físicos aerolástica tecnología de construcción situaciones estructura completa accidentales procedimiento detallesexperimentación: posible de ejecución ¿materiales? ¿procedimientos constructivos? ¿detalles individuales?

TECNOLOGÍA DE MATERIALES

ELEMENTOS DEL PROBLEMA

PROBLEMA

RECOPILACIÓN DE DATOS

ANÁLISIS DE DATOS

VERIFICACIÓN

ELEMENTOS DEL PROBLEMA necesidad de un sitio a otro ANÁLISISde DEcruzar DATOS CREATIVIDAD RECOPILACIÓN INFORMACIÓN contexto – historia,DE cultura, política…

¿uso / tipoalternativas de tráfico? diferentes medioambiente – entorno, orografía, naturaleza, sismicidad ¿dónde se ubica cruce? restricciones siempre experiencia dentro previa deellos límites del problema presupuesto ¿anchura? criterios - orden las soluciones la experiencia dede otros ↓ ¿gálibos ¿soluciones desconocidas? otras disciplinas solución debe ser conveniente

El diseño en puentes (modo “clásico”)

El diseño en puentes (modo “clásico”)

El diseño en puentes (modo “clásico”) DIBUJO (diseño conceptual)

ANÁLISIS ESTRUCTURAL

MODELO 3D (geometría)

(modelos de cálculo)

modificaciones según modelos de cálculo conllevan modificar el modelo geométrico

definición geométrica

PLANOS construcción con plano y modelos 3D

MONITORIZACIÓN (algunos casos)

ayuda y control de ejecución

CONSTRUCCIÓN

Digitalización en el diseño de puentes comportamiento real de la estructura

DIBUJO (diseño conceptual)

MONITORIZACIÓN mantenimiento ayuda y control de ejecución

MODELO 3D (geometría)

CONSTRUCCIÓN control de ejecución

ANÁLISIS ESTRUCTURAL (modelos de cálculo)

GEMELO DIGITAL

vida útil

HMS (Health Monitoring System)

modelo idéntico que simula digitalmente el comportamiento real de la estructura

BIM interacción dinámica modelo de cálculo y geométrico integrado

Metodología BIM BIM

Es un conjunto de metodologías, tecnologías y estándares que permiten formular, diseñar, construir, operar y mantener una infraestructura pública de forma colaborativa en un espacio virtual.

(Building Information Modeling)

Plan

Estándar

Modelo

BIM

BIM

BIM

Nivel de información o desarrollo

Es el documento de política que define la estrategia nacional para la implementación progresiva de la adopción y uso de BIM en los procesos de inversión de las entidades y empresas públicas, de manera articulada y concertada, y en coordinación con el sector privado y la academia.

Es el conjunto de acuerdos sobre cómo compartir e intercambiar información de manera estructurada y consistente entre todos los agentes involucrados en el desarrollo de una infraestructura pública, a lo largo del ciclo de inversión, fomentando el trabajo colaborativo e interdisciplinario.

Es la representación digital de los elementos de una infraestructura pública que incluye su geometría e información.

Un modelo BIM puede generarse y/o gestionarse durante cualquier etapa y/o fase del ciclo de inversión.

Son los grados de profundidad que puede tener tanto la información geométrica como no geométrica contenida en los elementos de los modelos BIM, según el estado de avance de la información de los modelos en que se requiera.

Plan de Ejecución

BIM Es el documento en el que se define cómo serán llevados a cabo los aspectos del modelado y gestión de la información de una infraestructura pública en particular.

MetodologĂ­a BIM BIM

MetodologĂ­a BIM BIM

Metodología BIM BIM

Es un conjunto de metodologías, tecnologías y estándares que permiten formular, diseñar, construir, operar y mantener una infraestructura pública de forma colaborativa en un espacio virtual.

(Building Information Modeling)

Plan

Estándar

Modelo

BIM

BIM

BIM

Nivel de información o desarrollo

Es el documento de política que define la estrategia nacional para la implementación progresiva de la adopción y uso de BIM en los procesos de inversión de las entidades y empresas públicas, de manera articulada y concertada, y en coordinación con el sector privado y la academia.

Es el conjunto de acuerdos sobre cómo compartir e intercambiar información de manera estructurada y consistente entre todos los agentes involucrados en el desarrollo de una infraestructura pública, a lo largo del ciclo de inversión, fomentando el trabajo colaborativo e interdisciplinario.

Es la representación digital de los elementos de una infraestructura pública que incluye su geometría e información.

Un modelo BIM puede generarse y/o gestionarse durante cualquier etapa y/o fase del ciclo de inversión.

Son los grados de profundidad que puede tener tanto la información geométrica como no geométrica contenida en los elementos de los modelos BIM, según el estado de avance de la información de los modelos en que se requiera.

Plan de Ejecución

BIM Es el documento en el que se define cómo serán llevados a cabo los aspectos del modelado y gestión de la información de una infraestructura pública en particular.

Metodología BIM Plan BIM ARGENTINA (SIBIM)

Metodología BIM BIM

Es un conjunto de metodologías, tecnologías y estándares que permiten formular, diseñar, construir, operar y mantener una infraestructura pública de forma colaborativa en un espacio virtual.

(Building Information Modeling)

Plan

Estándar

Modelo

BIM

BIM

BIM

Nivel de información o desarrollo

Es el documento de política que define la estrategia nacional para la implementación progresiva de la adopción y uso de BIM en los procesos de inversión de las entidades y empresas públicas, de manera articulada y concertada, y en coordinación con el sector privado y la academia.

Es el conjunto de acuerdos sobre cómo compartir e intercambiar información de manera estructurada y consistente entre todos los agentes involucrados en el desarrollo de una infraestructura pública, a lo largo del ciclo de inversión, fomentando el trabajo colaborativo e interdisciplinario.

Es la representación digital de los elementos de una infraestructura pública que incluye su geometría e información.

Un modelo BIM puede generarse y/o gestionarse durante cualquier etapa y/o fase del ciclo de inversión.

Son los grados de profundidad que puede tener tanto la información geométrica como no geométrica contenida en los elementos de los modelos BIM, según el estado de avance de la información de los modelos en que se requiera.

Plan de Ejecución

BIM Es el documento en el que se define cómo serán llevados a cabo los aspectos del modelado y gestión de la información de una infraestructura pública en particular.

Metodología BIM Estándar BIM

Metodología BIM Estándar BIM

Metodología BIM BIM

Es un conjunto de metodologías, tecnologías y estándares que permiten formular, diseñar, construir, operar y mantener una infraestructura pública de forma colaborativa en un espacio virtual.

(Building Information Modeling)

Plan

Estándar

Modelo

BIM

BIM

BIM

Nivel de información o desarrollo

Es el documento de política que define la estrategia nacional para la implementación progresiva de la adopción y uso de BIM en los procesos de inversión de las entidades y empresas públicas, de manera articulada y concertada, y en coordinación con el sector privado y la academia.

Es el conjunto de acuerdos sobre cómo compartir e intercambiar información de manera estructurada y consistente entre todos los agentes involucrados en el desarrollo de una infraestructura pública, a lo largo del ciclo de inversión, fomentando el trabajo colaborativo e interdisciplinario.

Es la representación digital de los elementos de una infraestructura pública que incluye su geometría e información.

Un modelo BIM puede generarse y/o gestionarse durante cualquier etapa y/o fase del ciclo de inversión.

Son los grados de profundidad que puede tener tanto la información geométrica como no geométrica contenida en los elementos de los modelos BIM, según el estado de avance de la información de los modelos en que se requiera.

Plan de Ejecución

BIM Es el documento en el que se define cómo serán llevados a cabo los aspectos del modelado y gestión de la información de una infraestructura pública en particular.

Metodología BIM Modelo BIM

modelo BIM utilizado en el Puente Nación Asháninca ARENAS & ASOCIADOS - AZIZE

Metodología BIM Procedimiento “común”

Modelo BIM

GEOMETRÍA

ANÁLISIS ESTRUCTURAL

PRODUCCIÓN

Metodología BIM Modelo BIM

Geometría parametrizada mediante Grasshopper y Rhinoceros se trabaja siempre con la geometría última en 3d actualizada

Metodología BIM Modelo BIM

Modelo de Cálculo La geometría del modelo de cálculo se actualiza con cada cambio de geometría

MetodologĂ­a BIM Modelo BIM

Modelo de CĂĄlculo Modelo evolutivo en el tiempo, con fases reales previstas durante la construcciĂłn

MetodologĂ­a BIM Modelo BIM

Modelo de CĂĄlculo Modelo evolutivo en el tiempo, con fases reales previstas durante la construcciĂłn

MetodologĂ­a BIM Modelo BIM

Modelo de CĂĄlculo Modelo evolutivo en el tiempo, con fases reales previstas durante la construcciĂłn

MetodologĂ­a BIM Modelo BIM

Modelo de CĂĄlculo Modelo evolutivo en el tiempo, con fases reales previstas durante la construcciĂłn

Metodología BIM Modelo BIM

Cálculo sísmico

Metodología BIM Modelo BIM

Cálculo sísmico

Metodología BIM BIM

Es un conjunto de metodologías, tecnologías y estándares que permiten formular, diseñar, construir, operar y mantener una infraestructura pública de forma colaborativa en un espacio virtual.

(Building Information Modeling)

Plan

Estándar

Modelo

BIM

BIM

BIM

Nivel de información o desarrollo

Es el documento de política que define la estrategia nacional para la implementación progresiva de la adopción y uso de BIM en los procesos de inversión de las entidades y empresas públicas, de manera articulada y concertada, y en coordinación con el sector privado y la academia.

Es el conjunto de acuerdos sobre cómo compartir e intercambiar información de manera estructurada y consistente entre todos los agentes involucrados en el desarrollo de una infraestructura pública, a lo largo del ciclo de inversión, fomentando el trabajo colaborativo e interdisciplinario.

Es la representación digital de los elementos de una infraestructura pública que incluye su geometría e información.

Un modelo BIM puede generarse y/o gestionarse durante cualquier etapa y/o fase del ciclo de inversión.

Son los grados de profundidad que puede tener tanto la información geométrica como no geométrica contenida en los elementos de los modelos BIM, según el estado de avance de la información de los modelos en que se requiera.

Plan de Ejecución

BIM Es el documento en el que se define cómo serán llevados a cabo los aspectos del modelado y gestión de la información de una infraestructura pública en particular.

Metodología BIM Nivel de información o desarrollo

LOD (Level of Detail + Level of Information) pliego de prescripciones técnicas de Rail Baltica (ferrocarril de alta velocidad de Estonia, Letonia y Lituania)

Metodología BIM Nivel de información o desarrollo

LOD (Level of Detail + Level of Information) pliego de prescripciones técnicas de Ferrocarrils de la Generalitat Valenciana (España)

MetodologĂ­a BIM LOD 200

modelo BIM utilizado en Rail Baltica (paso de fauna) ARENAS & ASOCIADOS (IDOM)

MetodologĂ­a BIM LOD 200

modelo BIM utilizado en Rail Baltica (paso superior) ARENAS & ASOCIADOS (IDOM)

MetodologĂ­a BIM LOD 200

modelo BIM utilizado en Rail Baltica (viaducto alta velocidad) ARENAS & ASOCIADOS (IDOM)

Metodología BIM LOD 200

modelo BIM utilizado en Rail Baltica (viaducto AV del río Neris) ARENAS & ASOCIADOS (IDOM)

Metodología BIM LOD 300

modelo BIM utilizado en el Puente Nación Asháninca (Perú) ARENAS & ASOCIADOS - AZIZE

Metodología BIM LOD 350 DETALLE DE ARMADURA DE RIOSTRA

Metodología BIM LOD 350 DETALLE DE NUDO SUPERIOR

LOD 350 DOVELA 0 DE TABLERO

LOD 350

1.

Excavaciรณn de fundaciones

2.

Ferrallado de cabezales

3.

Vaciado de cabezales

4.

Ferrallado de zรณcalos

5.

Vaciado de zรณcalos

6.

Ferrallado y vaciado de trepas 1 a 4

7.

Ferrallado de trepa 5 y riostra

8.

Vaciado de trepa 5 y riostra

9.

Ferrallado y vaciado de trepas 6 a 12

10.

Ferrallado de trepa 13 y nudo superior

11.

Vaciado de nudo superior

12.

Montaje de estructura metรกlica

13.

Ferrallado y vaciado de trepa 14

14.

Ferrallado de trepa 15

15.

Vaciado de trepa 15

16.

Ferrallado y vaciado de trepas 16 a 18

17.

Ferrallado de dovela 0

18.

Vaciado de dovela 0

Metodología BIM BIM

Es un conjunto de metodologías, tecnologías y estándares que permiten formular, diseñar, construir, operar y mantener una infraestructura pública de forma colaborativa en un espacio virtual.

(Building Information Modeling)

Plan

Estándar

Modelo

BIM

BIM

BIM

Nivel de información o desarrollo

Es el documento de política que define la estrategia nacional para la implementación progresiva de la adopción y uso de BIM en los procesos de inversión de las entidades y empresas públicas, de manera articulada y concertada, y en coordinación con el sector privado y la academia.

Es el conjunto de acuerdos sobre cómo compartir e intercambiar información de manera estructurada y consistente entre todos los agentes involucrados en el desarrollo de una infraestructura pública, a lo largo del ciclo de inversión, fomentando el trabajo colaborativo e interdisciplinario.

Es la representación digital de los elementos de una infraestructura pública que incluye su geometría e información.

Un modelo BIM puede generarse y/o gestionarse durante cualquier etapa y/o fase del ciclo de inversión.

Son los grados de profundidad que puede tener tanto la información geométrica como no geométrica contenida en los elementos de los modelos BIM, según el estado de avance de la información de los modelos en que se requiera.

Plan de Ejecución

BIM Es el documento en el que se define cómo serán llevados a cabo los aspectos del modelado y gestión de la información de una infraestructura pública en particular.

Metodología BIM Plan de ejecución BIM

Plan de ejecución BIM pliego de prescripciones técnicas de Rail Baltica (ferrocarril de alta velocidad de Estonia, Letonia y Lituania)

Metodología BIM Plan de ejecución BIM

Plan de ejecución BIM pliego de prescripciones técnicas de Ferrocarrils de la Generalitat Valenciana (España)

La experiencia del Paseo del Bajo PRESUPUESTO DE LA OBRA:

700 MILLONES DE USD

PROGRAMA DE EJECUCIÓN:

ENERO DE 2017 - MARZO DE 2019

LONGITUD TOTAL: USUARIOS DIARIOS:

ENLACE SUR

7.100 M 76.000 VEHÍCULOS LIGEROS 16.500 VEHÍCULOS PESADOS 600.000 VIANDANTES ENLACE NORTE

La experiencia del Paseo del Bajo REDUCCIÓN EN LOS TIEMPOS DE TRÁNSITO: SUPERFICIE VERDE RECUPERADA: EXCAVACIÓN: ACERO EN ARMADURAS: HORMIGÓN ESTRUCTURAL: ENLACE SUR

70 % 180.000 M2 1.000.000 M3 54.000 T 200.000 M3 ENLACE NORTE

La experiencia del Paseo del Bajo

La experiencia del Paseo del Bajo 3.100 m DE ESTRUCTURAS EN VIADUCTO

Secciรณn Transversal Sur Principal. Doble Calzada

ENLACE SUR

La experiencia del Paseo del Bajo 3.100 M DE ESTRUCTURAS EN VIADUCTO

Secciรณn Transversal Viaducto Norte, N3 y N4

ENLACE NORTE

La experiencia del Paseo del Bajo EN BUSCA DEL GEMELO DIGITAL

VICbeam software programado ex profeso

La experiencia del Paseo del Bajo VICbeam impresiĂłn 3D de modelos fĂ­sicos

La experiencia del Paseo del Bajo EN BUSCA DEL GEMELO DIGITAL

VICbeam software programado ex profeso

La experiencia del Paseo del Bajo EN BUSCA DEL GEMELO DIGITAL

VICbeam software programado ex profeso

La experiencia del Paseo del Bajo VICbeam geometrĂ­a, cĂĄlculo y armado en una misma herramienta

La experiencia del Paseo del Bajo VICbeam geometrĂ­a, cĂĄlculo y armado en una misma herramienta

La experiencia del Paseo del Bajo VICbeam impresiĂłn 3D de modelos fĂ­sicos

La experiencia del Paseo del Bajo VICbeam impresiĂłn 3D de modelos fĂ­sicos

La experiencia del Paseo del Bajo VICbeam impresiĂłn 3D de modelos fĂ­sicos

La experiencia del Paseo del Bajo VICbeam la realidad construida

La experiencia del Paseo del Bajo VICbeam impresiĂłn 3D de modelos fĂ­sicos

La experiencia del Paseo del Bajo VICbeam la realidad construida

Monitorización de estructuras 1.

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Introducción sobre la monitorización de las estructuras Objetivos de la monitorización Tipos de monitorización Estrategias de monitorización. Tratamiento y análisis de los datos Qué monitorizar La monitorización como elemento de la gestión integral de carreteras Líneas futuras de monitorización de estructuras

1. introducción • Monitorizar: – “Observar mediante aparatos especiales el curso de uno o varios parámetros fisiológicos o de otra naturaleza para detectar posibles anomalías”

• Monitorizar implica una vigilancia a lo largo del tiempo • SHM o Structural Health Monitoring

2. objetivos de la monitorización 1.

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7.

Introducción sobre la monitorización de las estructuras Objetivos de la monitorización Tipos de monitorización Estrategias de monitorización. Tratamiento y análisis de los datos Qué monitorizar La monitorización como elemento de la gestión integral de carreteras Líneas futuras de monitorización de estructuras

2. objetivos de la monitorización • La monitorización no es una finalidad en si misma.

• Los objetivos de la monitorización son: – Detectar de forma temprana cualquier daño • de modo que se abaratan los costes de reparación • y se pueden planificar los gastos – Facilitar las labores de gestión del parque de estructuras de forma que se puedan asignar los recursos de una forma más racional.

– Mejorar el conocimiento de las estructuras de forma que nos permita desarrollar mejores normas y proyectos en el futuro.

3. tipos de monitorización 1.

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7.

Introducción sobre la monitorización de las estructuras Objetivos de la monitorización Tipos de monitorización Estrategias de monitorización. Tratamiento y análisis de los datos Qué monitorizar La monitorización como elemento de la gestión integral de carreteras Líneas futuras de monitorización de estructuras

3. tipos de monitorización Según la frecuencia de lectura de datos.

• Discreta – – – – –

Testigos de fisuras.

Reglas de medida (aparatos de apoyo, limnímetros).

Topografía.

Inclinómetro. …

• Continua – – – – –

Clinómetros.

Galgas de deformación.

Termopares.

Sensores de vibración. …

3. tipos de monitorización La monitorización discreta: •

Genera pocos datos y hace difícil la interpretación de los resultados.

•

No nos asegura que estemos captando los problemas de la estructura.

•

Puede pasar demasiado tiempo desde que se un manifiesta un problema hasta que se detecta.

•

El coste de instalación es menor, pero el de mantenimiento es elevado si se requiere una alta frecuencia de lectura de datos.

3. tipos de monitorizaciรณn La monitorizaciรณn discreta: โ ข

Regla para medir la apertura de fisuras.

3. tipos de monitorizaciรณn La monitorizaciรณn discreta: โ ข

Miniprisma para realizar mediciones topogrรกficas.

3. tipos de monitorizaciรณn La monitorizaciรณn discreta: โ ข

Regla integrada en los aparatos de apoyo para controlar su posiciรณn.

3. tipos de monitorización La monitorización continua: •

Ventajas – Registro de toda la vida útil de la estructura.

– Evolución a lo largo del tiempo.

– Registros medioambientales (temperatura, velocidad del viento, nivel del agua).

– Posibilidad del controlar la estructura en remoto.

– Detección automática de eventos (umbrales de aviso).

– Informes instantáneos del estado de la obra.

– Menor coste de explotación.

•

Inconvenientes – Mayor inversión inicial.

– Suministro eléctrico y comunicaciones.

3. tipos de monitorización La monitorización continua era hasta ahora utilizada para obras singulares.

Ya no, debido a: •

Reducción de precios de las tecnologías de adquisición de datos.

•

Reducción de precios de los sensores.

•

Reducción de precios de las tecnologías de telecomunicación.

3. tipos de monitorización La monitorización continua: •

Climómetro.

•

Barra de acero instrumentada para medir tensiones.

3. tipos de monitorización La monitorización continua: •

Dispositivo de cuerda vibrante para medir compresiones en el hormigón.

•

Barra de acero con dispositivo de medición integrado.

3. tipos de monitorización La monitorización continua: galgas extensométricas.

3. tipos de monitorizaciรณn La monitorizaciรณn continua: el flujo de informaciรณn

3. tipos de monitorizaciรณn La monitorizaciรณn continua: acceso a los datos en tiempo real

3. tipos de monitorizaciรณn La monitorizaciรณn continua: acceso a los datos en tiempo real

3. tipos de monitorizaciรณn La monitorizaciรณn continua

3. tipos de monitorización • Durante la fase de ejecución – Permite extender su uso a las fases de explotación – Minimiza los costes de instalación

• Durante la fase de explotación – Preventiva: Controla la estructura antes de que aparezca un deterioro.

– Correctiva: Controla un problema que ya ha aparecido (grietas, giros, etc.).

3. tipos de monitorización • Durante la fase de ejecución: PUENTE DEL TERCER MILENIO – Control topográfico.

– Control de tensión en los tirantes.

– Control de tensión en el hormigón.

– Control de los cables de pretensado.

3. tipos de monitorizaciรณn โ ข Durante la fase de ejecuciรณn: PUENTE DEL TERCER MILENIO

3. tipos de monitorizaciรณn โ ข Durante la fase de ejecuciรณn: PUENTE DEL TERCER MILENIO

3. tipos de monitorizaciรณn โ ข Durante la fase de ejecuciรณn: PUENTE DEL TERCER MILENIO

3. tipos de monitorizaciรณn โ ข Durante la fase de ejecuciรณn: PUENTE DEL TERCER MILENIO

3. tipos de monitorizaciรณn โ ข Durante la fase de ejecuciรณn: VIADUCTO DE ALMONTE

3. tipos de monitorizaciรณn โ ข Durante la fase de ejecuciรณn: VIADUCTO DE ALMONTE

3. tipos de monitorizaciรณn โ ข Durante la fase de ejecuciรณn: VIADUCTO DE ALMONTE

EL SISTEMA INSTALADO INICIALMENTE INCLUÍA 93 PUNTOS DE MEDIDA (PARA CADA SEMI-ARCO)

DISPOSITIVOS ACELEROMÉTRICOS, DE MOVIMIENTO (VERTICAL, TRANSVERSAL, LONGITUDINAL) Y TEMPERATURA

THE INSTALLED SYSTEM INITIALLY INCLUDED 93 POINTS OF RECORDING (EACH SEMI-ARCH)

CLINÓMETROS Y GALGAS EXTENSOMÉTRICAS

3. tipos de monitorizaciรณn โ ข Durante la fase de explotaciรณn: VIADUCTO DE ALMONTE

3. tipos de monitorización • Durante la fase de explotación: VIADUCTO DE ALMONTE PUNTOS DE MEDIDA

MONITORIZACIÓN EN FASE DE EXPLOTACIÓN

Reflectores topográficos (prismas redondos)

MONITORIZACIÓN GEOMÉTRICA

Galgas extensométricas

Clavos de nivelación topográfica

MONITORIZACIÓN MEDIOAMBIENTAL

Sensores de temperatura

EXISTENTES

NUEVOS

Arco

40

30

10

Desplazamientos en varios puntos del Arco

Cabeza de Pilastras

8

8

0

Desplazamientos en cabeza de Pilastras

Cabeza de Pilas

6

6

0

Desplazamientos en cabeza de 6 Pilas altas

Tablero

2

2

0

Desplazamientos en dos secciones del Tablero

Estribo y Tablero

2

0

2

Desplazamiento longitudinal en juntas

Pila 6 y Tablero

1

0

1

Desplazamientos Tablero-Pila 6

Pila 15 y Tablero

1

0

1

Desplazamientos Tablero-Pila 15

Cimentaciones de Arco

8

8

0

Asientos de cimentación (uniformes y diferenciales)

Ambiente exterior

1

0

1

Temperatura atmosférica

Ambiente interior Tablero

1

0

1

Temperatura en el interior del cajón del Tablero

Ambiente interior Arco

1

1

0

Temperatura dentro del cajón del Arco

Embebido en Arco

24

24

0

Comportamiento térmico del Arco

Embebido en Tablero

4

4

0

Comportamiento térmico del Tablero

Embebido en Pila 6

8

8

0

Comportamiento térmico de la Pila 6

Embebido en Pila 15

8

8

0

Comportamiento térmico de la Pila 15

1

1

0

Velocidad y dirección del viento

Arco

5

5

0

Comportamiento dinámico del Arco

Tablero

2

0

2

Comportamiento dinámico del Tablero

Estación meteorológica (nivel de tablero) MONITORIZACIÓN DINÁMICA

PARÁMETROS

TOTAL

Acelerómetros

4. estrategias de monitorización 1.

2.

3.

4.

5.

6.

7.

Introducción sobre la monitorización de las estructuras Objetivos de la monitorización Tipos de monitorización Estrategias de monitorización. Tratamiento y análisis de los datos Qué monitorizar La monitorización como elemento de la gestión integral de carreteras Líneas futuras de monitorización de estructuras

4. estrategias de monitorización •

Se deben definir la estrategia de monitorización para cada estructura con el fin de determinar qué es lo que queremos medir, y para que lo queremos medir. Cada obra es un caso distinto.

•

La monitorización se debe complementar con las labores de inspección.

•

Estudiar la resolución del sistema y su precisión en función de los movimientos esperados.

•

Aprovechar la instrumentación de construcción para la fase de servicio.

•

Se necesita tiempo para obtener un conjunto de datos con los que trabajar.

•

La labor de recopilación, tratamiento y análisis de las medidas generadas son una labor fundamental y necesaria para poder obtener conclusiones.

4. estrategias de monitorización Dentro de la gestión integral de las carreteras la necesidad de monitorizar una estructura surge por:

•

Acciones preventivas: – Se instala en las estructuras de las que se quiere conocer su evolución para la detección temprana de patologías.

– Control del paso de cargas extraordinarias.

•

Acciones correctivas: – Para monitorizar patologías existentes que se hayan detectado en las campañas de inspección.

– Para controlar reparaciones ejecutadas.

4. estrategias de monitorización Dos aspectos a monitorizar: •

Puntos singulares: elementos con una vida útil menor que el conjunto de la estructura y cuya reposición es cara y/o afecta a la funcionalidad de la estructura.

– Aparatos de apoyo.

– Juntas.

•

El estado general del puente: se monitoriza la integridad estructural con objeto de detectar fallos o roturas que puedan poner en peligro la obra.

– Galgas.

– Células de carga.

– Acelerometría y Análisis modal.

– Socavación.

– …

4. estrategias de monitorización La monitorización como actividad preventiva: •

Es una tarea que debe de incorporarse como una labor mas del trabajo de conservación diario de las infraestructuras

•

Debe de ejecutarse de acuerdo a una estrategia definida y concreta. Estrategia de alarmas.

•

Como cualquier labor preventiva, desarrollada adecuadamente, genera un ahorro económico.

4. estrategias de monitorizaciรณn La monitorizaciรณn como actividad preventiva:

Mantenimiento

Mantenimiento

El coste de una reparaciรณn mayor es mรกs alto que el del mantenimiento

4. estrategias de monitorización La monitorización como actividad preventiva: •

Los aparatos de apoyo tienen una vida útil, a partir de la cual pierden las propiedades originales.

•

Cambia la rigidez o coeficiente de rozamiento de los aparatos de apoyo  cambia el punto fijo del puente.

•

Esto afecta a las pilas, estribos, juntas de dilatación…

La vida útil de un aparato de apoyo deslizante, puede medirse en metros recorridos

4. estrategias de monitorizaciรณn La monitorizaciรณn como actividad preventiva: โ ข

Al cabo de ciertos kilรณmetros recorridos el coeficiente de rozamiento aumenta.

4. estrategias de monitorizaciรณn La monitorizaciรณn como actividad preventiva: โ ข

El cambio de apoyos es una operaciรณn cara y costosa.

4. estrategias de monitorizaciรณn La monitorizaciรณn como actividad preventiva: โ ข

El cambio de apoyos es una operaciรณn cara y costosa.

4. estrategias de monitorizaciรณn Anรกlisis modal: โ ข

La vibraciรณn de cualquier estructura se puede descomponer en unos modos de vibraciรณn.

4. estrategias de monitorización Análisis modal: •

Cada modo de vibración se asocia a una frecuencia específica.

4. estrategias de monitorizaciรณn Anรกlisis modal:

4. estrategias de monitorizaciรณn Anรกlisis modal:

4. estrategias de monitorizaciรณn Anรกlisis modal: Podemos medir, con acelerรณmetros, las vibraciones de la estructura y obtener el espectro de frecuencias de las misma. Cada pico representa la frecuencia asociada a cada uno de los modos.

4. estrategias de monitorización Análisis modal: •

El método se basa en medir las aceleraciones generadas por las acciones ambientales (viento, tráfico) y determinar los modos de vibración.

•

Las variaciones de los modos de vibración indican modificaciones de la rigidez de la estructura.

•

Podemos detectar cualquier deterioro que implique una modificación de la rigidez de alguna sección significativa: – Rotura de elementos metálicos – Fisuración de secciones de hormigón – Rotura de cables en puentes atirantados – Mal funcionamiento de apoyos o juntas – Socavaciones

4. estrategias de monitorización Análisis modal: Existen una serie de retos: •

Las acciones ambientales generan vibraciones de muy pequeña magnitud. Por lo tanto se requieren instrumentos muy precisos.

•

Se generan gran cantidad de registros.

•

Por lo tanto es importante realizar un tratamiento adecuado de los mismos.

•

Para interpretar los resultados se requiere personal cualificado y acceso a un modelo fiel de la estructura.

5. ¿qué podemos monitorizar?

1.

2.

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4.

5.

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7.

Introducción sobre la monitorización de las estructuras Objetivos de la monitorización Tipos de monitorización Estrategias de monitorización. Tratamiento y análisis de los datos Qué monitorizar La monitorización como elemento de la gestión integral de carreteras Líneas futuras de monitorización de estructuras

5. ¿qué podemos monitorizar?

Las posibilidades son múltiples: •

Condiciones ambientales.

•

Giros de pilas.

•

Movimiento de juntas.

•

Movimiento de aparatos de apoyo.

•

Temperatura del hormigón/acero.

•

Tensiones en el hormigón/acero.

•

Apertura de fisuras.

•

Vibraciones.

•

Socavación.

•

…

5. ¿qué podemos monitorizar?

VIADUCTO DE HERNANI queremos controlar: •

Recorrido de juntas y aparatos de apoyo. Son los elementos de que mayor coste de mantenimiento van a representar a lo largo de la vida útil de la estructura.

•

Tensiones en los cables y pilonos.

•

Aceleraciones. Permiten, mediante el Análisis Modal, conocer el estado de salud de la estructura.

5. ¿qué podemos monitorizar?

VIADUCTO DE HERNANI queremos controlar:

5. ¿qué podemos monitorizar?

•

Apertura de juntas.

5. ¿qué podemos monitorizar?

Apertura de juntas. Variación día / noche 0.5

0

cm

•

- 0.5

-1

- 1.5 60

E1 E2 E3 61

62

63

Dias

64

65

5. ¿qué podemos monitorizar?

•

Apertura de juntas. Variación verano / invierno

1 AÑO

5. ¿qué podemos monitorizar?

•

Apertura de juntas. Posición media en función de la hora del día

5. ¿qué podemos monitorizar?

Apertura de fisuras. Variación día / noche

0.1

mm

•

0

30

60

90

120

- 0.1

Dias

150

180

210

6. La monitorización como elemento de la gestión integral de carreteras 1.

2.

3.

4.

5.

6.

7.

Introducción sobre la monitorización de las estructuras Objetivos de la monitorización Tipos de monitorización Estrategias de monitorización. Tratamiento y análisis de los datos Qué monitorizar La monitorización como elemento de la gestión integral de carreteras Líneas futuras de monitorización de estructuras

6. La monitorización como elemento de la gestión integral de carreteras La monitorización de las estructuras debe integrarse en los sistemas de gestión de carreteras para tener una imagen global de la red.

El Sistema de Gestión ha de ser la herramientas de planificación principal para la toma de decisiones sobre campañas de mantenimiento, obras de reparación, nuevas inversiones, etc.

Por lo tanto debe contar la mayor cantidad de datos posibles.

•

Sistemas GIS.

•

Bases de datos centralizadas.

•

Integrar sistemas de alerta.

•

Acceso a través de páginas webs.

•

Acceso a través de dispositivos móviles.

6. La monitorización como elemento de la gestión integral de carreteras British Columbia Smart Infrastructure Monitoring System (BCSIMS): http://www.bcsims.ca/ •

El Ministry of Transportation (MoT) gestiona 3100 puentes. 26 monitorizados actualmente.

•

Según el MoT, los objetivos son: –

Permite el despliegue rápido de equipos de inspección o reparación de puentes tras un sismo.

–

Desarrollar e implementar un sistema de monitorización de la salud estructural (SHM) que permita una gestión segura y económica de las estructuras.

–

Establecer una plataforma en tiempo real que agrupe toda la vigilancia sísmica de la Columbia Británica.

•

Elemento de gestión fundamental en caso de desastres (terremotos) para determinar la viabilidad de las rutas de evacuación.

•

Datos de acceso público.

6. La monitorización como elemento de la gestión integral de carreteras British Columbia Smart Infrastructure Monitoring System (BCSIMS): http://www.bcsims.ca/ •

Permite ver los últimos sismos y aceleraciones asociadas.

6. La monitorizaciรณn como elemento de la gestiรณn integral de carreteras British Columbia Smart Infrastructure Monitoring System (BCSIMS): http://www.bcsims.ca/ โ ข

26 estructuras monitorizadas.

6. La monitorizaciรณn como elemento de la gestiรณn integral de carreteras British Columbia Smart Infrastructure Monitoring System (BCSIMS): http://www.bcsims.ca/ โ ข

26 estructuras monitorizadas.

6. La monitorizaciรณn como elemento de la gestiรณn integral de carreteras British Columbia Smart Infrastructure Monitoring System (BCSIMS): http://www.bcsims.ca/ โ ข

William R. Bennett Bridge: 18 canales.

6. La monitorizaciรณn como elemento de la gestiรณn integral de carreteras British Columbia Smart Infrastructure Monitoring System (BCSIMS): http://www.bcsims.ca/ โ ข

26 estructuras monitorizadas.

British Columbia Smart Infrastructure Monitoring System (BCSIMS): http://www.bcsims.ca/ •

Port Mann Bridge: 336 canales.

6. La monitorizaciรณn como elemento de la gestiรณn integral de carreteras British Columbia Smart Infrastructure Monitoring System (BCSIMS): http://www.bcsims.ca/ โ ข

26 estructuras monitorizadas.

6. La monitorizaciรณn como elemento de la gestiรณn integral de carreteras British Columbia Smart Infrastructure Monitoring System (BCSIMS): http://www.bcsims.ca/ โ ข

Pitt River Bridge: 46 canales.

6. La monitorización como elemento de la gestión integral de carreteras British Columbia Smart Infrastructure Monitoring System (BCSIMS): http://www.bcsims.ca/

El color de fondo representa la aceleración sísmica medida en cada zona

El resto de puntos son estructuras no instrumentadas, colegios, hospitales, etc.

Los puntos rojos son las estructuras críticas instrumentadas

6. La monitorizaciรณn como elemento de la gestiรณn integral de carreteras British Columbia Smart Infrastructure Monitoring System (BCSIMS): http://www.bcsims.ca/

6. La monitorización como elemento de la gestión integral de carreteras duraBASt Test Site / Smart Bridge •

Se trata de una zona de pruebas del Federal Highway Research Institute de Alemania, situado en Colonia.

•

Las empresas e instituciones pueden usar la infraestructura para probar sus sensores.

•

Estructuras, pavimentos, pretiles, etc. reales en un enlace sin uso.

7. Líneas futuras de monitorización de estructuras 1.

2.

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4.

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7.

Introducción sobre la monitorización de las estructuras Objetivos de la monitorización Tipos de monitorización Estrategias de monitorización. Tratamiento y análisis de los datos Qué monitorizar La monitorización como elemento de la gestión integral de carreteras Líneas futuras de monitorización de estructuras

7. Líneas futuras de monitorización de estructuras En la actualidad hay multitud de líneas de investigación abiertas para mejorar y abaratar el control de las estructuras.

Algunas de las más importantes son: •

Sensores piezoeléctricos.

•

Sensores inalámbricos y con tecnología de recolección de energía.

•

Análisis modal.

•

Interacción vehículo-estructura.

7. Líneas futuras de monitorización de estructuras Sensores piezoeléctricos •

Cada sensor sirve tanto para excitar la vibración de la estructura, como para medir las ondas propagadas desde otros sensores.

•

Con múltiples sensores se consigue detectar y localizar daños menores.

•

Redes grandes de sensores permiten localizar con bastante exactitud la localización del daño.

•

Aun está en fase muy experimental.

7. Líneas futuras de monitorización de estructuras Sensores piezoeléctricos

7. Líneas futuras de monitorización de estructuras Sensores inalámbricos y con tecnología de recolección de energía •

El cableado representa gran parte del coste de los sistemas de instrumentación recae en el cableado de alimentación y datos.

•

Con implantaciones inalámbricas, además de abaratar costes se consiguen sistemas más flexibles ya que se pueden desplazar los sensores a conveniencia.

•

Actualmente los sistemas más prometedores de recolección de energía son: – Energía solar – Vibraciones de la propia estructura – Recarga por inducción

7. Líneas futuras de monitorización de estructuras Análisis modal •

Técnica en auge porque permite tener una visión global de la estructura en base a un número pequeño de acelerómetros.

•

Sin embargo requiere un importante trabajo de gabinete y de calibración de los modelos de cálculo.

•

Se están desarrollando y divulgando métodos numéricos que simplifican la aplicación de estas técnicas.

•

Conseguir obtener los modos de vibración a partir de las vibraciones provocadas por causas como el viento o el tráfico puede ser un reto en determinadas estructuras.

7. Líneas futuras de monitorización de estructuras Interacción vehículo-estructura •

Control de las estructuras en base a dispositivos montados en los vehículos. Ya sea con:

– Acelerómetros montados exprofeso.

– Los sensores de los smartphones de los usuarios y aplicaciones específicas.

7. Líneas futuras de monitorización de estructuras Análisis de los modos de vibración mediante sensores montados en vehículos pesados •

Se instalan acelerómetros en los autobuses públicos.

•

Los autobuses consiguen medir los modos de vibración de las estructuras por las que pasan.

•

Se consigue un registro muy completo y exhaustivo.

•

Se puede analizar la variación de los modos de vibración a lo largo del tiempo, lo que nos permitiría detectar distintas patologías en las estructuras.

– Fallos de las juntas.

– Fallos de los aparatos de apoyo.

– Fisuras.

– Roturas por impactos.

7. Líneas futuras de monitorización de estructuras Análisis de los modos de vibración mediante sensores montados en vehículos pesados Se debe generar y calibrar un modelo de interacción vehículo-estructura.

7. Líneas futuras de monitorización de estructuras Análisis de los modos de vibración mediante sensores montados en vehículos pesados Se comprueba que tanto el puente como el autobús vibran a una misma frecuencia de 12 Hz.

7. Líneas futuras de monitorización de estructuras Control de baches a través de smartphones •

Pueden usarse estas técnicas para detectar problemas en las losas de transición de los puentes.

•

Diversas iniciativas, por ejemplo: – Street Bump, en Boston.

•

El usuario instala una aplicación que va informando de los baches con ayuda del GPS y del acelerómetro.

•

Cuantos más usuarios, más fácil es detectar baches y eliminar falsos positivos.

•

Requiere un tratamiento estadístico de los datos muy potente para un correcto análisis  Big Data.

7. Líneas futuras de monitorización de estructuras Control de baches a través de smartphones •

Pueden usarse estas técnicas para detectar problemas en las losas de transición de los puentes.

•

Diversas iniciativas, por ejemplo: – Street Bump, en Boston.

•

El usuario instala una aplicación que va informando de los baches con ayuda del GPS y del acelerómetro.

•

Cuantos más usuarios, más fácil es detectar baches y eliminar falsos positivos.

•

Requiere un tratamiento estadístico de los datos muy potente para un correcto análisis  Big Data.

7. Líneas futuras de monitorización de estructuras Control de baches a través de smartphones

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Aceleraciones de 1 viaje

Aceleraciones de 35 viajes

7. Líneas futuras de monitorización de estructuras Control de baches a través de smartphones